Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Определение влажности воздуха.
Цель работы:
Литература:
Приборы и принадлежности:
1. Введение.
Испарение жидкостей. Насыщенный пар.
Процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий путем вылета молекул из этого вещества, называется процессом парообразования. Совокупность молекул, вылетевших из вещества, называют паром этого вещества. Обратный процесс перехода газообразного вещества в жидкое называют конденсацией..
Парообразование, происходящее с открытой поверхности жидкости при любой температуре, называется испарением. Экспериментально установлены следующие закономерности испарения: а) при одинаковых условиях различные вещества испаряются с разной скоростью;
б) чем больше площадь испаряющейся поверхности, тем быстрее происходит испарение; в) скорость испарения зависит от плотности паров над открытой поверхностью; испарение усиливается при движении окружающего воздуха; г) чем выше температура жидкости, тем быстрее происходит испарение; д) при испарении температура жидкости понижается.
Если достаточно большое количество жидкости находится в закрытом сосуде при постоянной температуре, то часть жидкости превратится в пар, а в дальнейшем количество жидкости остается неизменным. Это объясняется тем, что одновременно с процессом парообразования происходит обратный процесс конденсации. При достижении плотностью (давлением) пара определенного значения устанавливается динамическое равновесие между паром и жидкостью: число молекул, вылетающих из жидкости в единицу времени, равно числу молекул, переходящих за это время из пара в жидкость. Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется насыщенным.
Опыт показывает, что давление насыщенного пара ρн зависит только от вещества, из которого он состоит и от температуры, но не зависит от объема, который пар занимает. При изменении объема пара равновесие между паром и жидкостью временно нарушается: усиливается либо процесс испарения, либо процесс конденсации, что в итоге приводит к восстановлению состояния динамического равновесия при первоначальном значении давления пара.
Зависимость ρн от температуры является нелинейной (см. рис.1.).
С ростом температуры ρн увеличивается гораздо быстрее, чем давление идеального газа (прерывистая линия на рис.1). Это связано с тем, что ρн возрастает не только из-за роста температуры, но и вследствие увеличения концентрации молекул пара.
Давление, которое пар производит в состоянии в состоянии насыщения при данной температуре, является наибольшим: давление ненасыщенного пара всегда меньше pH.
В результате испарения воды с поверхности водоемов, почвы, а также с растительных покровов в атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар. Содержание водяного пара в воздухе и степень его насыщения существенно влияют на природные явления, на условия существования растений и животных, на условия жизни и деятельности человека. Поддержание определенной влажности требуется при многих технологических процессах, а также в книгохранилищах и музеях.
Абсолютной влажностью воздуха называют величину, численно равную массе водяного пара, содержащегося в 1м3 воздуха (т. е. плотность водяного пара в воздухе при данных условиях). Обычно абсолютную влажность выражают в г/м3. В метеорологии абсолютную влажность воздуха характеризуют не плотностью, а парциальным давлением (упругостью) водяного пара , выраженным в мм. рт. ст.
Часто бывает необходимо знать, насколько водяной пар в воздухе близок или далек от состояния насыщения. Поэтому кроме абсолютной влажности введено понятие относительной влажности. Относительной влажностью r называется отношение абсолютной влажности (или упругости) к плотности (или упругости) насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах:
r = %
Степень насыщения водяного пара характеризуют также дефицитом влажности D = ρн- ρ.
Если изобарически понижать температуру воздуха, то при определенной температуре водяной пар в нем станет насыщенным (процесс 1-2 на рис.1). При дальнейшем охлаждении пар начинает конденсироваться в жидкость, образуя росу. Температура, до которой необходимо охладить воздух (при неизменной влажности), чтобы водяной пар в нем стал насыщенным, называется точкой росы.
2. Методы определения влажности воздуха.
Влажность воздуха определяют с помощью приборов – гигрометров и психрометров. Существуют гигрометры различных типов.
В волосном гигрометре (рис.2) используется свойство обезжиренного человеческого волоса удлиняться (укорачиваться) при увеличении (уменьшении) относительной влажности воздуха. Волос 1 навит на ролик 2 и держится в натянутом состоянии грузиком 3. При изменении влажности меняется длина волоса, ролик 2 вращается и движет стрелку 4. Деления шкалы указывают относительную влажность. Волосной гигрометр используют в случаях, когда нет необходимости проводить очень точные измерения влажности воздуха. Свойства волоса со временем меняются, поэтому этот гигрометр требует время от времени градуировки.
В весовом гигрометре используют свойство некоторых веществ (например, хлористого кальция CaCl2) хорошо поглощать водяные пары. С помощью насоса прокачивают воздух через трубки, наполненные CaCl2, которые взвешиваются до и после проведения опыта. Определив изменение веса CaCl2 и зная объем прошедшего через трубки воздуха, находят абсолютную влажность.
Конденсационный гигрометр (рис.3) предназначен для определения точки росы. В сосуд 1 наливается легко испаряющаяся жидкость (эфир) 2, и через него пульверизатором 3 продувают воздух. При интенсивном испарении эфира температура стенок сосуда понижается, и при достижении точки росы сосуда запотевают. На переднюю стенку сосуда 1 надето отполированное кольцо 4, отделенное от сосуда теплоизолирующей прокладкой и поэтому не охлаждающееся. Контраст межу запотевшим сосудом и блестящим кольцом позволяет точно установить момент начала конденсации водяного пара на стенках сосуда. Определив точку росы с помощью термометра 5, и используя таблицу 3, можно определить абсолютную и относительную влажность воздуха.
Психрометр состоит из двух термометров, расположенных рядом. Резервуар одного из термометров обернут тканью, смоченной водой. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее происходит испарение воды из ткани и тем сильнее охлаждается «влажный» термометр. Измерив разность температур «сухого» и «влажного» термометров, можно по специальной «психрометрической» таблице (см. табл. 2) определить относительную влажность воздуха.
3.Аспирационный психрометр Ассмана.
Психрометр Ассмана состоит из двух одинаковых ртутных термометров 1 и 2 (рис.4), закрепленных в специальной оправе 3. Каждый из термометров имеет шкалу с рабочей частью от –300 до +500. Цена деления шкалы 0,20С. Резервуары термометров помещены в двойную трубчатую защиту с воздушной прослойкой, которая предохраняет термометры от нагревания Солнцем. С этой целью трубы никелируются и тщательно полируются. Трубки 4 соединены с трубкой главного воздухопровода 5, помещенной между термометрами и верхним концом сообщающейся с аспиратором 6. Аспиратор состоит из вентиляторного диска с часовым механизмом, закрытым колпаком 7. Пружина механизма заводится посредством ключа 8. Резервуар правого термометра обернут тканью (батистом) и перед работой смачивается чистой дистиллированной водой при помощи пипетки, вводимой в трубку 9.
Вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по главному воздуховоду к аспиратору и выбрасывается последним наружу через имеющиеся прорези. Вода, которой смочен резервуар «влажного» термометра, испаряется, в результате чего происходит охлаждение резервуара. Масса воды, испаряющейся в единицу времени с поверхности батиста, зависит от степени насыщения воздуха водяными парами ρн ρ, от скорости движения воздуха V, от площади поверхности батиста S и атмосферного давления ρ0:
m= k(v) ,
где k(v) – коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости воздуха. На испарение массы воды m требуется количество тепла
Q = mL = k(v),
где L – удельная теплота парообразования.
Очевидно, что температура воды, смачивающей батист, будет понижаться до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие: потеря тепла при испарении будет компенсироваться притоком тепла при нагревании мокрого батиста более теплым воздухом. Приток тепла в единицу времени пропорционален площади смоченной поверхности S и разности температур «сухого» и «влажного» термометра t1 – t2:
Q/ = f(v) S(t1 – t2),
где f(v) – коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости потока воздуха. Температура перестанет понижаться, когда Q = Q/, то есть:
k(v)= f(v) S(t1 – t2),
отсюда
ρ= ρн - .
Скорость вращения вентилятора постоянна, поэтому остается постоянной и скорость потока воздуха. Следовательно, величина
А= .
Из последних формул следует: ρ= ρн-А ρ0(t1- t2),
откуда
Величина А называется постоянной психрометра.
4. Порядок выполнения работы
Таблица №1
|
№ п/п |
t1 0C |
t2 0C |
t1-t2 |
r,% |
PH, мм.рт.ст. |
P, мм.рт.ст. |
А град-1 |
ΔА град-1 |
εА% |
|
1. |
|||||||||
|
2. |
|||||||||
|
3. |
Таблица №2.
Психрометрическая таблица относительной влажности воздуха.
|
Показ. сух. терм. |
Разность показаний сухого и влажного термометров в С0 |
||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
0 |
81 |
63 |
45 |
28 |
11 |
||||||||
|
2 |
84 |
63 |
51 |
35 |
20 |
||||||||
|
4 |
85 |
70 |
56 |
42 |
28 |
14 |
|||||||
|
6 |
86 |
73 |
60 |
47 |
35 |
23 |
10 |
||||||
|
8 |
87 |
75 |
63 |
51 |
40 |
28 |
18 |
7 |
|||||
|
10 |
88 |
76 |
65 |
54 |
44 |
34 |
24 |
14 |
4 |
||||
|
12 |
89 |
78 |
68 |
57 |
48 |
36 |
29 |
20 |
11 |
||||
|
14 |
90 |
79 |
70 |
60 |
51 |
42 |
33 |
25 |
17 |
9 |
|||
|
16 |
90 |
81 |
71 |
62 |
54 |
45 |
37 |
30 |
22 |
15 |
|||
|
18 |
91 |
82 |
73 |
64 |
54 |
48 |
41 |
34 |
26 |
20 |
|||
|
20 |
91 |
83 |
74 |
66 |
59 |
51 |
44 |
37 |
30 |
24 |
|||
|
22 |
92 |
83 |
76 |
68 |
61 |
54 |
47 |
40 |
31 |
28 |
|||
|
24 |
92 |
84 |
77 |
69 |
62 |
56 |
49 |
43 |
37 |
31 |
26 |
21 |
17 |
|
26 |
92 |
85 |
78 |
71 |
64 |
64 |
50 |
45 |
40 |
34 |
28 |
23 |
19 |
|
28 |
93 |
85 |
78 |
72 |
65 |
59 |
53 |
48 |
42 |
37 |
32 |
27 |
23 |
|
30 |
93 |
86 |
79 |
73 |
67 |
61 |
55 |
50 |
44 |
39 |
34 |
30 |
27 |
Таблица №3
Давление насыщенного водяного пара при разных температурах.
|
t 0C |
PH, мм.рт.ст. |
Р г/м3 |
t 0C |
PH, мм.рт.ст. |
Р г/м3 |
t 0C |
PH, мм.рт.ст. |
Р г/м3 |
|
-10 |
1,95 |
2,14 |
7 |
7,51 |
7,8 |
24 |
22,38 |
21,8 |
|
-9 |
2,13 |
2,33 |
8 |
8,05 |
8,3 |
25 |
23,76 |
23,0 |
|
-8 |
2,32 |
2,54 |
9 |
8,61 |
8,8 |
26 |
25,21 |
24,4 |
|
-7 |
2,53 |
2,76 |
10 |
9,21 |
9,4 |
27 |
26,74 |
25,8 |
|
-6 |
2,76 |
2,99 |
11 |
9,84 |
10,0 |
28 |
28,35 |
27,2 |
|
-5 |
3,01 |
3,24 |
12 |
10,52 |
10,7 |
29 |
30,04 |
28,7 |
|
-4 |
3,28 |
3,51 |
13 |
11,23 |
11,4 |
30 |
31,82 |
30,3 |
|
-3 |
3,57 |
3,81 |
14 |
11,99 |
12,1 |
31 |
33,70 |
32,1 |
|
-2 |
3,88 |
4,13 |
15 |
12,79 |
12,8 |
32 |
35,66 |
33,9 |
|
-1 |
4,22 |
4,47 |
16 |
13,60 |
13,6 |
33 |
37,73 |
35,7 |
|
0 |
4,58 |
4,84 |
17 |
14,53 |
14,5 |
34 |
39,90 |
37,6 |
|
1 |
4,93 |
5,22 |
18 |
15,48 |
15,4 |
35 |
42,18 |
39,6 |
|
2 |
5,29 |
5,60 |
19 |
16,48 |
16,3 |
36 |
44,56 |
41,8 |
|
3 |
5,69 |
5,98 |
20 |
17,54 |
17,3 |
37 |
47,07 |
44,0 |
|
4 |
6,10 |
6,40 |
21 |
18,65 |
18,3 |
38 |
49,69 |
46,3 |
|
5 |
6,54 |
6,84 |
22 |
19,83 |
19,4 |
39 |
52,44 |
48,7 |
|
6 |
7,01 |
7,3 |
23 |
21,07 |
20,6 |
40 |
55,32 |
51,2 |
PAGE \* MERGEFORMAT 2